無源三相電參數(shù)綜合測試儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明專利涉及無源三相電參數(shù)綜合測試儀，包括：三相電壓輸入，三相電流輸入，電源轉(zhuǎn)換電路、隔離電源電路、三相電流信號變換電路、三相電壓信號變換電路、單片機(jī)、RS485接口電路，其特征在于：增設(shè)了電源轉(zhuǎn)換電路和隔離電源電路，利用被測量的三相電壓輸入，通過電源轉(zhuǎn)換電路、電源隔離電路為自身供電，不需要另外單獨(dú)為本測試儀提供AC220V、DC24V的工作電源。
【專利說明】無源三相電參數(shù)綜合測試儀
1.【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明專利是無源三相電參數(shù)綜合測試儀，利用被測量的三相電壓輸入，通過電源轉(zhuǎn)換電路、電源隔離電路為自身供電，不需要另外單獨(dú)為本測試儀提供AC220V、DC24V的工作電源。三相電參數(shù)綜合測試儀應(yīng)用于各種工業(yè)現(xiàn)場，對電力參數(shù)的實(shí)時數(shù)據(jù)監(jiān)測，上位傳輸支持M0DBUS-RTU總線協(xié)議，屬于工業(yè)控制與測量系統(tǒng)及各種集散式、分布式電力監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域。
2.【背景技術(shù)】
[0002]三相電參數(shù)綜合測試儀能夠準(zhǔn)確測量三相三線制、三相四線制交流電路中三相電壓、三相電流的真有效值、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、正反向有功電度、正反向無功電度電參數(shù)，并帶2路開關(guān)量輸入及I路可設(shè)置的繼電器報警輸出，上位傳輸支持M0DBUS-RTU總線協(xié)議。其輸入為三相電壓(0-500V)、三相電流(0-10A);輸出為RS-485接口的數(shù)字信號，支持的通訊規(guī)約為M0DBUS-RTU標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。目前所使用的三相電參數(shù)綜合測試儀都需要另外提供AC220V、DC24V的工作電源，需要單獨(dú)鋪設(shè)電源線路、增加開關(guān)電源，耗費(fèi)人工、材料和能源。
[0003]三相電參數(shù)綜合測試儀本身測量的就是三相三線制、三相四線制交流電路中的各種電力參數(shù)，本發(fā)明專利是利用被測量的三相電壓輸入，通過電源轉(zhuǎn)換電路和電源隔離電路，實(shí)現(xiàn)無源三相電參數(shù)綜合測試儀。
3.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供無源三相電參數(shù)綜合測試儀。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:硬件包括三相電壓輸入，三相電流輸入，電源轉(zhuǎn)換電路、隔離電源電路、三相電流信號變換電路、三相電壓信號變換電路、單片機(jī)、RS485接口電路，其中的單片機(jī)和RS485接口電路需要DC5V供電。其特征在于:
[0006]三相電參數(shù)綜合測試儀增設(shè)了電源轉(zhuǎn)換電路和隔離電源電路。電源轉(zhuǎn)換電路包含了二級管、穩(wěn)壓管、電阻、場效應(yīng)管組成的電源回路及開關(guān)電源，利用被測量的三相電壓輸入，轉(zhuǎn)換成DC5V為三相電參數(shù)綜合測試儀的單片機(jī)和RS485接口電路供電；隔離電源電路包含了 DC\DC隔離模塊，是將單片機(jī)和485接口的供電通過DC\DC隔離模塊隔離開，使單片機(jī)與RS485接口電路不共地，增強(qiáng)三相電參數(shù)綜合測試儀工作的穩(wěn)定性與安全性。
[0007]本發(fā)明的有益效果:利用被測量的三相電壓輸入即可為三相電參數(shù)綜合測試儀提供工作電源，簡化了安裝程序，降低了安裝和使用成本。
4.【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的三相電參數(shù)綜合測試儀的原理框圖；
[0009]圖2為本發(fā)明的三相電參數(shù)綜合測試儀的電源轉(zhuǎn)換電路；
[0010]圖3為本發(fā)明的三相電參數(shù)綜合測試儀的隔離電源電路；[0011]圖4為本發(fā)明的三相電參數(shù)綜合測試儀的CPU電路；
[0012]圖5為本發(fā)明的三相電參數(shù)綜合測試儀的三相電流信號變換電路；
[0013]圖6為本發(fā)明的三相電參數(shù)綜合測試儀的三相電壓信號變換電路；
[0014]圖7為本發(fā)明的三相電參數(shù)綜合測試儀的RS485接口電路；
[0015]圖8為本發(fā)明的三相電參數(shù)綜合測試儀的主程序流程圖；
[0016]圖9為本發(fā)明的三相電參數(shù)綜合測試儀的串口接收中斷流程圖。
5.【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做一個較詳細(xì)的說明。
[0018]參照圖1，這是本發(fā)明的三相電參數(shù)綜合測試儀的原理框圖。
[0019]如圖所示，三相電參數(shù)綜合測試儀包括:三相電流輸入、三相電壓輸入、電源轉(zhuǎn)換電路、隔離電源電路、三相電流信號變換電路、三相電壓信號變換電路、單片機(jī)、RS485接口電路。
[0020]三相電壓輸入5通過電源轉(zhuǎn)換電路7，將三相電壓轉(zhuǎn)換成DC5V，給單片機(jī)3供電，再通過隔離電源8將隔離后的DC5V電源給RS485接口電路4供電，使單片機(jī)3與RS485接口電路4不共地，增強(qiáng)三相電參數(shù)綜合測試儀工作的穩(wěn)定性與安全性。同時，三相電流輸入I通過三相電流信號變換電路2，將測量信號送入單片機(jī)3進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；三相電壓輸入5通過三相電壓信號變換電路6，將測量信號送入單片機(jī)3進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，單片機(jī)3將數(shù)據(jù)處理好后，通過RS485接口電路4將數(shù)據(jù)輸出到上位機(jī)。
[0021]參照圖2，這是本發(fā)明的電源轉(zhuǎn)換電路。
[0022]如圖所示，三相電壓輸入5的C、B、A、N任意兩項(xiàng)之間有電壓，即可組成電源轉(zhuǎn)換回路，此電壓輸出到開關(guān)電源1，2腳上，開關(guān)電源3，4腳輸出DC5V電源給單片機(jī)3供電，并輸出給隔離電源8。D150為穩(wěn)壓二極管，如果輸入電壓過高，D150會將其穩(wěn)定到能夠工作的水平。
[0023]參照圖3，這是本發(fā)明的隔離電源電路。
[0024]如圖所示，電源轉(zhuǎn)換電路7輸出的DC5V電源輸入DC\DC隔離模塊的1、2腳，DC\DC隔離模塊的3、4腳輸出DC5V電源送給RS485接口電路4，DC\DC隔離模塊的GNDl和GND2不是同一個地，使單片機(jī)3與RS485接口電路4不共地，兩電路隔離主要用于保護(hù)上位機(jī)，增強(qiáng)三相電參數(shù)綜合測試儀工作的穩(wěn)定性與安全性。
[0025]參照圖4，這是本發(fā)明的CPU電路。
[0026]這里所述的CPU電路，指的是單片機(jī)3，本單片機(jī)時鐘使用的是外部提供
11.0592MHz晶振，CPU在收到三相電流信號變換電路2的信號和三相電壓信號變換電路6后，使用自身的AD轉(zhuǎn)換接口測量出電壓和電流值，并計(jì)算出有功功率，功率因數(shù)，頻率等相關(guān)電力參數(shù)，然后將數(shù)據(jù)分為3種通訊協(xié)議通過RS485接口電路4輸出，分別是ASCII碼協(xié)議，16進(jìn)制協(xié)議和國際通用的Modbus協(xié)議。
[0027]參照圖5，這是本發(fā)明的三相電流信號變換電路。
[0028]三相電流輸入I通過電流互感器LB，與Dl、Rl組成的電路，使得PA3端輸出一個電壓信號，接入單片機(jī)3的AD轉(zhuǎn)換接口，用來測量電流值。
[0029]參照圖6，這是本發(fā)明的三相電壓信號變換電路。[0030]如圖所示，三相電壓輸入5通過電阻R1、R2、R3將PAO的最高輸出電壓控制到單片機(jī)3的AD轉(zhuǎn)換量程2.56V范圍內(nèi)，通過Dl的二極管特性，將三相電壓輸入5的負(fù)電壓去除掉，以保護(hù)單片機(jī)3的接口，使得PAO端輸出一個電壓信號，接入單片機(jī)3的AD轉(zhuǎn)換接口，用來測量電壓值。
[0031]參照圖7，這是本發(fā)明的RS485接口電路。
[0032]單片機(jī)3控制PC5為低電平時，單片機(jī)3處于接收狀態(tài)，從RXD引腳讀取收到的數(shù)據(jù)，單片機(jī)3控制PC5為高電平時，單片機(jī)3處于發(fā)送狀態(tài)，從TXD引腳發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0033]參照圖8，這是本發(fā)明的主程序流程圖。
[0034]如圖所示，其流程如下:開始9、初始化10、逐個讀取三相電壓和電流11、將數(shù)據(jù)存入相應(yīng)寄存器12、計(jì)算相關(guān)電力數(shù)據(jù)13、返回循環(huán)讀取數(shù)據(jù)，直到外部有讀取數(shù)據(jù)的指令送達(dá)。
[0035]參照圖9，這是本發(fā)明的RS485接口接收中斷流程圖。
[0036]如圖所示，其流程如下:有RS485接口接收中斷產(chǎn)生14、讀取接收到的數(shù)據(jù)15、判斷是否有讀取數(shù)據(jù)的命令16，如果是，發(fā)送數(shù)據(jù)17，退出中斷18 ;如果否，判斷是否有讀配置的命令19，如果是，讀取模塊配置20，退出中斷18 ;如果否，判斷是否有寫配置的命令21，如果是，把數(shù)據(jù)寫入EEPR0M22，退出中斷18 ;如果否，退出中斷18。
【權(quán)利要求】
1.無源三相電參數(shù)綜合測試儀，利用被測量的三相電壓輸入，通過電源轉(zhuǎn)換電路、電源隔離電路為自身供電，能夠準(zhǔn)確測量三相三線制、三相四線制交流電路中三相電壓、三相電流的真有效值、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、正反向有功電度、正反向無功電度電參數(shù)； 其中三相電參數(shù)綜合測試儀包括:三相電流輸入(I)、三相電壓輸入(5)、三相電流信號變換電路(2)、三相電壓信號變換電路(6)、單片機(jī)(3)、RS485接口電路(4)。其特征在于: 所述的三相電參數(shù)綜合測試儀增設(shè)了電源轉(zhuǎn)換電路(7)及隔離電源電路(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源三相電參數(shù)綜合測試儀，其特征在于: 所述的測試儀的電源轉(zhuǎn)換電路，包含了二級管、穩(wěn)壓管、電阻、場效應(yīng)管組成的電源回路及開關(guān)電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無源三相電參數(shù)綜合測試儀，其特征在于: 所述的測試儀的隔離電源電路，包含了 DC\DC隔離模塊。
【文檔編號】G01R15/12GK103837728SQ201210475706
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月21日
【發(fā)明者】王虹, 安志強(qiáng), 林崢, 高涵, 魏佳, 楊毅 申請人:北京航天正信科技有限公司, 王虹, 安志強(qiáng), 林崢, 高涵, 魏佳, 楊毅